Kalkulator siły wyporu
Omni kalkulator siły wyporu to proste narzędzie, które pozwoli ci określić siłę wyporu w mgnieniu oka. Wszystko, co musisz zrobić, to podać gęstość płynu i objętość obiektu, który pozostaje pod wodą (lub pod powierzchnią innego płynu), a kalkulator użyje wzoru na wyporność, aby oszacować siłę, która utrzymuje obiekt na powierzchni.
Jeśli zastanawiasz się, jak samodzielnie obliczyć siłę wyporu, nie martw się — mamy dla ciebie rozwiązanie!
Co to jest siła wyporu?
Wyporność to siła działająca w kierunku przeciwnym do siły grawitacji, która zapobiega zatonięciu pływającego obiektu. Gdy obiekt jest zanurzony w wodzie (lub innej cieczy), jego ciężar ciągnie go w dół. Wyporność przeciwstawia się temu ciężarowi i ma wartość wprost proporcjonalną do objętości płynu, który w przeciwnym razie zajmowałby przestrzeń zajmowaną przez obiekt — innymi słowy, do objętości wypartej cieczy.
Inną sytuacją, w której możesz zaobserwować zjawisko wyporności, jest unoszenie się nad ziemią obiektów o gęstości mniejszej niż powietrze. Zapoznaj się z naszym kalkulatorem balonów z helem 🇺🇸 aby dowiedzieć się więcej na temat tego fascynującego zjawiska🎈.
Wzór na siłę wyporu
Możesz obliczyć siłę wyporu za pomocą następującego wzoru na wyporność:
F = ρ · V · g
gdzie:
ρ— gęstość cieczy, w której zanurzony jest obiekt, mierzona w kg/m³;V— objętość wypartej cieczy, mierzona w m³;g— przyspieszenie grawitacyjne w m/s²;F— siła wyporu.
Nasz kalkulator wyporności ma domyślną wartość przyspieszenia grawitacyjnego ustawioną na 9,81 m/s². Jeśli chcesz zmienić tę wartość, wprowadź własną w odpowiednim polu grawitacyjnej sekcji naszego kalkulatora.
Jak obliczyć siłę wyporu?
Jeśli chcesz znaleźć siłę wyporu za pomocą ręcznych wyliczeń, zamiast korzystać z naszego kalkulatora wyporności, postępuj zgodnie z poniższymi instrukcjami:
-
Określ przyspieszenie grawitacyjne w miejscu, w którym chcesz zmierzyć wyporność. Jeśli zanurzysz obiekt w cieczy na Ziemi, nie musisz wprowadzać żadnych zmian w wartościach domyślnych. Załóżmy jednak, że chcesz przeprowadzić eksperyment na Marsie. Wówczas przyspieszenie grawitacyjne będzie równe 3,24 m/s².
-
Wybierz ciecz, w której chcesz zanurzyć swój obiekt. Załóżmy, że będzie to słona woda o gęstości 1020 kg/m³. Nasz kalkulator gęstości może ci się przydać, jeśli chcesz sprawdzić gęstość cieczy.
-
Umieść obiekt w wodzie i zmierz objętość wypartej cieczy. Załóżmy na przykład, że wynosi ona 0,03 m³.
-
Wprowadź wszystkie te wartości do równania siły wyporu:
F = ρ · V · g = 1020 · 0,03 · 3,24 = 99,14 N -
Możesz również obliczyć masę wypartej cieczy. Aby znaleźć ten wynik, po prostu pomnóż objętość przez gęstość:
M = ρ · V = 1020 · 0,03 = 30,6 kg
Jaka jest jednostka siły wyporu w układzie SI?
Jednostką siły wyporu w układzie SI jest niuton (N). Jeden niuton to siła potrzebna do przyspieszenia masy 1 kilograma o 1 metr na sekundę do kwadratu ze spoczynku.
Co powoduje wyporność?
Ciśnienie płynu wzrasta wraz z jego głębokością. To wzrastające ciśnienie płynu powoduje działanie wypadkowej siły skierowanej ku górze, którą nazywamy siłą wyporu.
Jakiej wyporności potrzebuję, aby uratować się przed utonięciem?
Potrzebujesz około 30-50 niutonów siły wyporu, aby uratować się przed utonięciem. Dlatego kamizelki ratunkowe zapewniają wyporność ponad 33 N, która wzrasta proporcjonalnie do wagi osoby, która ją nosi.
Jak zmierzyć objętość ciała za pomocą wyporności?
Aby oszacować objętość własnego ciała:
- Napełnij wannę o regularnym kształcie po brzegi wodą.
- Wejdź do wanny i zanurz się całkowicie. Woda powinna wylewać się z wanny.
- Wyjdź z wanny i zmierz objętość wody pozostałej w środku.
- Zmiana objętości wody to objętość twojego ciała.
- Baw się dobrze sprzątając bałagan!
Jak oszacować wyporność butelki z wodą o pojemności 1 l?
Szacujemy wyporność danego obiektu za pomocą wzoru B = ρ · V · g, gdzie ρ i V to odpowiednio gęstość i objętość obiektu, a g to przyspieszenie spowodowane grawitacją. Gęstość wody wynosi 1000 kg/m3. Zatem uzyskana siła wyporu wynosi 1000 kg/m3 · 1 L · 9,81 m/s2 = 9,81 N.